一种低损耗﹑高效率的Radant透镜的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种低损耗﹑高效率的Radant透镜，包括二极管电路、支撑材料、直流控制电源；每层二极管电路包括若干二极管，每个二极管的两端与二极管电路板上的两条印刷金属条焊接连通，相邻二极管间距为C0/(2f0)；相邻两层二极管电路粘贴覆在支撑材料两侧，相邻两层二极管电路间距为C0/(4f0)。本发明经过合理选择介质支撑材料，设计支撑材料的厚度，设计二极管电路的间距，实现要求频段内的低损耗、高传输效率的要求，提高Radant透镜天线的增益，减少系统的发热量。
【专利说明】—种低损耗、高效率的Radant透镜
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波相控阵领域，具体为一种低损耗、高效率的Radant透镜。
【背景技术】
[0002]为了实现相控阵雷达的波束扫描，通常需要在雷达天线后端使用数字移相器芯片，而芯片的成本始终是限制相控阵雷达广泛应用的关键因素。基于Radant透镜天线的雷达系统能将普通相控阵移相器数量由MXN个减少为M + 2N个，极大地减少了相控阵雷达的成本。Radant透镜雷达的关键技术是Radant透镜的设计，传统的铁氧体Radant透镜使用铁氧体器件作为相控阵的馈电系统的移相微波元件，这样的设计存在以下缺点:
[0003]1、铁氧体透镜使用铁氧体器件作为相控阵的移相单元，需要使用精确的外部直流电源控制铁氧体的移相量，其电流控制要比二极管的通断电流控制复杂得多。
[0004]2、铁氧体透镜是由铁氧体块构成，其成本要比仅由PIN 二极管构成的移相电路高得多。重量方面，铁氧体移相器的重量要比二极管电路重得多。
[0005]3、与薄的二极管电路移相器相比，需要一定厚度的铁氧体移相器损耗会更大，会减少相控阵天线的辐射能量，降低相控阵天线的效率。
[0006]现在有国外文献提出了由相隔一定间距和厚度的二级管电路构成Radant透镜的概念，但如何实现这种Radant透镜目前没有公开技术，我们经过仔细分析研究发现，这种Radant透镜的概念，其二级管电路的支撑、间距、流经的电流设计是其要解决的首要问题。
【发明内容】
[0007]要解决的技术问题
[0008]为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种低损耗、高效率的Radant透镜，经过合理选择介质支撑材料，设计支撑材料的厚度，设计二极管电路的间距，实现要求频段内的低损耗、高传输效率的要求，提高Radant透镜天线的增益，减少系统的发热量。
[0009]技术方案
[0010]本发明的技术方案为:
[0011]所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:包括二极管电路、支撑材料、直流控制电源；所述二极管电路由若干层二极管电路组成，每层二极管电路包括若干二极管，每个二极管的两端与二极管电路板上的两条印刷金属条焊接连通，相邻二极管间距为Ctl/(2&)，C0是光速，f0是工作频率，两条印刷金属条分别接直流控制电源的正负极；支撑材料为长方体结构，相邻两层二极管电路粘贴覆在支撑材料两侧，相邻两层二极管电路间距为CQ/(4fQ)。
[0012]所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:最外侧的两层二极管的外侧面也粘贴有支撑材料。
[0013]所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:支撑材料采用等效介电常数为1.03?1.08、损耗角正切为0.001?0.004的PVC泡沫压缩材料。
[0014]所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:支撑材料采用等效介电常数为1.05、损耗角正切为0.0023的PVC泡沫压缩材料。
[0015]所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:支撑材料一侧面开有通槽，该侧面为与二极管电路上焊有二极管的侧面粘接的侧面，二极管处于通槽内。
[0016]有益效果
[0017]本发明解决铁氧体Radant透镜重量大、损耗高、效率低的问题，使得Radant透镜具有良好透波性和低损耗特性。经过合理选择介质支撑材料，设计支撑材料的厚度，设计二极管电路的间距，使得电磁波传输时的反射少、热能损耗少，提高了电磁波的辐射效率，所设计的Radant透镜能替代普通相控阵中的移相阵，满足了 Radant透镜雷达系统在特定频段内的良好透波性和低损耗特性的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1 Radant透镜结构图；
[0019]图2单层二极管电路及PVC支撑图；
[0020]其中:A、支撑材料；B、二极管电路；C、直流控制电源；D、二极管。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例描述本发明:
[0022]本实施例中，工作频率为&为5.5GHz，如图1所示，建立的低损耗、高效率的Radant透镜包括二极管电路B、支撑材料A、直流控制电源C。
[0023]本实施例中，二极管电路由15层二极管电路组成，参照附图2，每个二极管的两端与二极管电路板上的两条印刷金属条焊接连通，相邻二极管间距为Ctl/(2&)，Ctl是光速，f0是工作频率，两条印刷金属条分别接直流控制电源的正负极。
[0024]支撑材料为长方体结构，相邻两层二极管电路粘贴覆在支撑材料两侧，相邻两层二极管电路间距为Ctl/(4&)，本实施例中共有16层支撑材料，其中如图1所示，在最外侧的两层二极管的外侧面也粘贴有支撑材料，对二极管电路进行保护和密封。
[0025]支撑材料要采用低介电常数、低损耗角正切的材料，我们经过大量实验研究发现，采用等效介电常数为1.03?1.08、损耗角正切为0.001?0.004的PVC泡沫压缩材料能够满足要求，进一步的本实施例中采用等效介电常数为1.05、损耗角正切为0.0023的PVC泡沫压缩材料作为支撑材料。
[0026]本实施例中支撑材料一侧面开有通槽，该侧面为与二极管电路上焊有二极管的侧面粘接的侧面，二极管处于通槽内，以便于散热，情况允许的时候，甚至可以在支撑材料两端加小型的风扇，加快空气流动，便于热量散发。
[0027]二极管电路两端接直流控制电源，控制电源的正反向流动和电流大小可实现二极管电路的通断。通过直流电源控制电路控制每层二极管电路的通断和反偏状态，能够实现透镜的不同移相量。当要求二极管正偏时，电源提供的电流大小为nX20mA的正向电流，这里η是二极管的总数量，二极管短路；当要求二极管反偏时，电源提供反向电压，二极管开路。直流控制电源具有恒流功能，除了将要求的二极管进行加电导通外，为了使工作状态稳定，将所有不要求的层次加反偏电压。
[0028]整个Radant透镜通过直流电源控制二极管电路的通、断状态，使得经过透镜的电磁波产生不同的相位偏移，最终在要求的特定空域中实现波束会聚，实现移相器的功能。每层二极管电路的移相量和总二极管电路的层数，根据要实现不同位数的移相器功能进行设计。
【权利要求】
1.一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:包括二极管电路、支撑材料、直流控制电源；所述二极管电路由若干层二极管电路组成，每层二极管电路包括若干二极管，每个二极管的两端与二极管电路板上的两条印刷金属条焊接连通，相邻二极管间距为Ctl/(2f0)，C0是光速，f0是工作频率，两条印刷金属条分别接直流控制电源的正负极；支撑材料为长方体结构，相邻两层二极管电路粘贴覆在支撑材料两侧，相邻两层二极管电路间距为C0/(4f0)。
2.根据权利要求1所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:最外侧的两层二极管的外侧面也粘贴有支撑材料。
3.根据权利要求2所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:支撑材料采用等效介电常数为1.03?1.08、损耗角正切为0.001?0.004的PVC泡沫压缩材料。
4.根据权利要求3所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:支撑材料采用等效介电常数为1.05、损耗角正切为0.0023的PVC泡沫压缩材料。
5.根据权利要求2、3、4任一所述一种低损耗、高效率的Radant透镜，其特征在于:支撑材料一侧面开有通槽，该侧面为与二极管电路上焊有二极管的侧面粘接的侧面，二极管处于通槽内。
【文档编号】H01Q15/02GK103633447SQ201310646974
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】万涛, 李长源, 谢欢欢, 王冰, 王睿 申请人:中国电子科技集团公司第二十研究所